Genetinė inžinerija nuo pat savo veiklos pradžios prieš keturis dešimtmečius tapo didžiulės vilties šaltiniu sveikatos priežiūros, žemės ūkio ir pramonės srityse. Bet tai taip pat sukėlė didelį susirūpinimą, ypač dėl genomo redagavimo proceso darbštumo. Dabar nauja technika, CRISPR-Cas, siūlo tikslumą ir galimybę keisti genomo tekstą keliose vietose vienu metu. Tačiau tai nepašalino susirūpinimo priežasties.
Genomą galima vertinti kaip savotišką muzikinį partitūrą. Tuo pačiu būdu, kaip natos orkestro muzikantams nurodo, kada ir kaip groti, genomas nurodo sudedamosioms ląstelės dalims (paprastai baltymams), ką jie turėtų daryti. Į partitūrą taip pat gali įeiti kompozitoriaus užrašai, kuriuose nurodomi galimi pakeitimai, perviršiai, kurie gali būti pridedami arba neįtraukiami, atsižvelgiant į atvejį. Genomo atžvilgiu tokios „pastabos“atsiranda per daugelio kartų ląstelių gyvenimą nuolat besikeičiančioje aplinkoje.
- „Salik.biz“
Genetinė DNR programa yra panaši į trapią knygą: jos puslapių tvarka gali keistis, o kai kurios netgi pereiti į kitų ląstelių programą. Tarkime, jei puslapis yra laminuotas, jis mažiau pažeidžiamas, nes aplenkia. Taip pat genetinės programos elementai, apsaugoti stipria danga, geriau geba įsiskverbti į įvairias ląsteles ir vėliau daugintis, kai ląstelė dalijasi.
Vėliau šis elementas tampa greitai plintančiu virusu. Kitas žingsnis - ląstelė, kuri daugina virusą - nenaudingą ar kenksmingą - turi sukurti kovos su juo būdą. Ir iš tikrųjų taip atsirado CRISPR-Cas procesas, siekiant apsaugoti bakterijas nuo įsiveržiančių virusų.
Šis procesas leidžia įgytoms savybėms tapti paveldimomis. Pirmosios infekcijos metu nedidelis viruso genomo fragmentas - savotiškas parašas - nukopijuojamas į CRISPR genomo salą (papildomas genomo fragmentas, esantis už tėvų genomo teksto ribų). Dėl to infekcijos atmintis išlieka kartoms. Kai ląstelės palikuonis užkrėstas virusu, seka bus lyginama su viruso genomu. Jei panašus virusas užkrėtė ląstelės tėvą, palikuonis ją atpažins, o specialūs mechanizmai ją sunaikins.
Mokslininkams šis sudėtingas iššifravimo procesas užtruko daugelį dešimtmečių ne tik todėl, kad jis prieštaravo standartinėms evoliucijos teorijoms. Tačiau iki šiol mokslininkai sugalvojo, kaip atkartoti procesą, leisdami žmonėms be galo tiksliai sureguliuoti konkrečius genomus - praktiškai šventąjį genų inžinerijos tinklą per beveik 50 metų.
Tai reiškia, kad mokslininkai gali naudoti CRISPR-Cas mechanizmą, norėdami išspręsti genomo problemas - tai lygi spausdinimo klaidoms rašytiniame tekste. Pavyzdžiui, vėžio atveju norėtume sunaikinti tuos genus, kurie leidžia naviko ląstelėms daugintis. Mes taip pat esame suinteresuoti įvesti genus į ląsteles, kurios niekada jų negavo natūralaus genetinio perdavimo būdu.
Šiems tikslams nėra nieko naujo. Tačiau su CRISPR-Cas mes esame daug geriau pasirengę juos pasiekti. Ankstesni metodai paliko pėdsakų modifikuotuose genuose, prisidėdami, pavyzdžiui, prie atsparumo antibiotikams. CRISPR-Cas sukelta mutacija, priešingai, nesiskiria nuo spontaniškai atsiradusios mutacijos. Štai kodėl JAV maisto ir vaistų administracija nutarė, kad tokie ingredientai neturėtų būti ženklinami kaip genetiškai modifikuoti organizmai.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Jei reikėjo modifikuoti kelis genus, ankstesni metodai buvo ypač sunkūs, nes procesas turėjo būti atliekamas nuosekliai. „CRISPR-Cas“dėka galimybė tuo pačiu metu atlikti genomo modifikacijas leido sukurti grybus ir obuolius, kurie, kontaktuodami su oru, neoksiduoja ir netampa rudais - rezultatas, kurį reikia vienu metu išjungti keliems genams. Šie obuoliai jau yra rinkoje ir nėra laikomi genetiškai modifikuotais organizmais.
Kuriamos kitos programos. Vadinamoji genų generavimo procedūra, skirta manipuliuoti genomu, gali sumažinti ligą pernešančių vabzdžių žalą. Tikslingas uodų gametų, kurios yra mirtiniausios žmonėms pasaulyje, modifikavimas padarytų jas negalinčiomis perduoti viruso ar parazito.
Tačiau į CRISPR-Cas naudojimą reikia žiūrėti atsargiai. Nors ši technologija gali būti naudinga kovojant su daugeliu mirtinų ligų, ji taip pat kelia rimtą ir potencialiai visiškai nenuspėjamą riziką. Pirma, dėl to, kad genomai dauginasi ir plinta reprodukcijos būdu, modifikuoti visą populiaciją reikės modifikuoti tik ribotą skaičių asmenų, ypač jei organizmo gyvenimo ciklas yra trumpas.
Be to, atsižvelgiant į kaimyninių rūšių hibridizacijos visur paplitimą, įmanoma, kad vienos uodų rūšies modifikacija palaipsniui ir nekontroliuojamai plinta ir kitomis rūšimis. Gyvūnų genomų analizė rodo, kad tokie įvykiai vyko praeityje, kai rūšis gaudė genetiniai elementai, galintys paveikti ekosistemų pusiausvyrą ir rūšių evoliuciją (nors neįmanoma pasakyti, kaip tai vyksta). O jei pakeisti uodų populiaciją yra pavojinga, nežinoma, kas gali nutikti, jei be kruopščios analizės modifikuosime žmogaus ląsteles - ypač lytines ląsteles.
„CRISPR-Cas“technologija yra pasirengusi pakeisti pasaulį. Pagrindinis iššūkis šiandien yra užtikrinti, kad šie pokyčiai veiktų.
Antuanas Dančinas